Java - ЯП от компании Sun microsystems. Изначально разрабатывался как язык для программирования электронных устройств, но позже стал использоваться для написания приложений серверного ПО. Программы на Java - кроссплатформенные, то есть способны работать на любых операционных системах.
Основы программирования на языке Java
Java как язык с поддержкой объектного ориентирования отвечает основным принципам ООП:
- наследование;
- полиморфизм;
- инкапсуляция.
В центре «Джава», как и в других ООЯ, - объект и класс с конструкторами и свойствами. Начинать обучение языку программирования Java лучше не с официальных ресурсов, а с пособий для новичков. В таких манулах подробно описываются возможности, предоставляются примеры кода. В книгах наподобие "Язык программирования Java для начинающих” подробно разъясняются основные принципы и особенности названного языка.
Особенности
Код на языке программирования Java транслируется в байт-код, затем выполняется на виртуальной машине JVM. Преобразование в байт-код осуществляется на Javac, Jikes, Espresso, GCJ. Существуют такие компиляторы, которые транслируют язык «Си» в Java байт-код. Таким образом, приложение на «Си» может работать на любых платформах.
Синтаксис «Джава» характеризуется следующим:
- Имена классов должны начинаться с большой буквы. Если название состоит из нескольких слов, то второе должно начинаться с верхнего регистра.
- Если для формирования метода используется несколько слов, то второе из них должно начинаться с большой буквы.
- Обработка начинается с метода main() - он является частью каждой программы.
Типы
Язык программирования Java имеет 8 примитивных типов. Они представлены ниже.
- Boolean - логический тип, принимает всего два значения true и false.
- Byte - наименьший целочисленный тип размером 1 байт. Он используются при работе с или файлов, необработанными двоичными данными. Имеет диапазон от -128 до 127.
- Short имеет диапазон от -32768 до 32767, используется для представления чисел. Размер переменных этого типа - 2 байта.
- Int тоже обозначает числа, но его размер - 4 байта. Он чаще остальных используется для работы с целочисленными данными, а byte и short иногда повышаются до int.
- Long используются для больших целых чисел. Возможные значения находятся в диапазоне от -9223372036854775808 до 9223372036854775807.
- Float и double применяются для обозначения дробных. Их разница в том, что float удобен, когда не требуется высокая точность в дробной части числа.
- Double выводит на экран все знаки после разделителя «.», а float - только первые.
- String наиболее используемый примитивный тип, с помощью которого задаются строки.
Классы и объекты
Важную роль в книге «Изучение языка программирования Java для начинающих» занимают классы и объекты.
Класс определяет шаблон для объекта, у него обязательно есть атрибуты и методы. Для его создания применяют ключевое слово Class. Если он создается в отдельном файле, то имя класса и файла должны быть одинаковыми. Само же название состоит из двух частей: имени и расширения.Java.
В «Джава» можно создавать подкласс, который будет наследовать методы родительского. Для этого используется слово extends:
- class имя_класса extends имя_суперкласса {};
Конструктор является составляющим любого класса, даже если это не задано явно. В таком случае компилятор его создает самостоятельно:
- public class Class{ public Class(){ } public Class(String name){ }}
Имя конструктора совпадает с именем класса, по умолчанию у него есть всего один параметр:
- public Puppy(String name)
Object создается из класса с помощью оператора new():
- Point р = new Point()
Он получает все методы и свойства класса, с помощью которых взаимодействует с другими объектами. Один объект можно использовать несколько раз под разными переменными.
- classname.variable
- import static classname;
class Point { int х, у;
void init(int a, int b) {
- Point.init();
- int a, b, c;
- local variables (локальные);
- instance variables (переменные экземпляра);
- static variables (статические).
- числа - 0;
- логика - false;
- ссылки - null.
- final;
- private;
- public.
- ClassName.VariableName.
- Standard Edition.
- Enterprise Edition.
- Micro Edition.
- Card.
- SE - является основным, широко используется для создания пользовательских приложений для индивидуального использования.
- EE - набор спецификаций для разработки ПО уровня предприятия. Содержит больше возможностей, чем SE, поэтому используется в коммерческих масштабах на крупных и средних предприятиях.
- ME - предназначены для устройств с ограниченной мощностью и памятью, у них, как правило, малый размер дисплея. Такими устройствами являются смартфоны и КПК, ресиверы цифрового телевидения.
- Card - предназначена для устройств с крайне ограниченными вычислительными ресурсами, например таких, как смарт-карты, sim-карты, банкоматы. Для этих целей был изменен байт-код, требования к платформе, составляющее библиотек.
- NetBeans IDE.
- Eclipse IDE.
- IntelliJ IDEA.
- JDeveloper.
- Java для iOS.
- Geany.
Point р = new Point()
class TwoPoints {
public static void main(String args) {
Point p1 = new Point();
Point p2 = new Point();
Объектные переменные и объекты - совершенно разные сущности. Object variables являются ссылками. Они могут указывать на любые переменные непримитивного типа. В отличие от C++ их типовое преобразование жестко регламентировано.
Поля и методы
Поля - это все переменные, связанные с классом или объектом. По умолчанию они являются локальными и не могут использовать в других классах. Для доступа к полям используется оператор «.»:
Можно задать статические поля с помощью ключевого слова static. Такие поля являются единственным способом хранить глобальные переменные. Это связано с тем, что в «Джава» попросту нет global variables.
Реализована возможность импорта переменных для получения доступа из других пакетов:
Метод - подпрограмма для тех классов, в которых объявлена. Описывается на том же уровне, что и переменные. Задается в виде функции и может иметь любой тип, в том числе void:
В примере выше класс Point имеет integer x и y, метод init(). Доступ к методам, как и к переменным, осуществляется путем использования оператора «.»:
Свойство init ничего не возвращает, поэтому имеет тип void.
Переменные
В самоучителе языка программирования Java отдельное место занимают переменные. У всех переменных есть конкретный тип, он определяет требуемое место для хранения значений, диапазон возможных значений, список операций. Прежде чем манипулировать значениями, переменные объявляются.
Одновременно может быть объявлено несколько переменных. Для их перечисления используется запятая:
Инициализации осуществляется после или во время объявления:
int a = 10, b = 10;
Существует несколько типов:
Local variables объявляют в методах и конструкторах, они создаются во время запуска последних и уничтожаются после завершения. Для них запрещено указывать access modifiers и управлять уровнем доступности. Они не видимы за пределами объявленного блока. В Java переменные не имеют начального значения, поэтому оно в обязательном порядке присваивается перед первым использованием.
Instance variables должны быть объявлены внутри класса. Они используются как методы, но получить к ним доступ можно только после создания объекта. Переменная разрушается, когда уничтожается объект. У экземплярных переменных, в отличе от локальных, существуют значения по умолчанию:
Static variables называются переменными класса. Их имена начинаются с символа в верхнем регистре, конкретизируются модификатором static. Они используются как константы, соответственно, к ним прибавляется один спецификатор из списка:
Запускаются в начале программы, уничтожаются после остановки выполнения. Так же, как переменные экземпляра, имеют стандартные значения, которые присваиваются пустым переменным. У чисел - значение 0, булевые переменные имеют значение false, ссылки на объект изначально имеют null. Статические переменные вызываются в следующем виде:
Сборщик мусора
В самоучителе "Язык программирования Java для новичков" раздел автоматического сборщика мусора является наиболее интересным.
В Java, в отличие от языка "Си", невозможно ручное удаление объекта из памяти. Для этого реализован метод автоматического удаления - сборщик мусора. При традиционном удалении через null происходит лишь устранение ссылки на объект, а сам объект удаляется. Существуют методы принудительной сборки мусора, хотя они не рекомендованы для использования в обычной работе.
Модуль автоматического удаления неиспользуемых объектов работает в фоновом режиме, запускается при неактивности программы. Для очистки объектов из памяти программа останавливается, после освобождения памяти прерваная операция возобновляется.
Модификаторы
Различают разные типы модификаторов. Кроме тех, которые определяют способ доступа, существует модификаторы методов, переменных, класса. Методы, объявленные как private, доступны только в объявленном классе. Такие переменные не могут использоваться в других классах и функциях. Public открывает доступ для любого класса. Если нужно получить Public class из другого пакета, то его следует предварительно импортировать.
Модификатор protected похож по действую на public - открывает доступ к полям класса. В обоих случаях переменные могут использоваться в других классах. Но паблик-модификатор доступен абсолютно для всех, а протектед-модификатор - только для наследуемых классов.
Модификатор, который применяется при создании методов, - static. Это означает, что созданный метод существует независимо от экземпляров класса. Модификатор Final не управляет доступом, а указывает на невозможность дальнейшего манипулирования значениями объекта. Он запрещает изменение того элемента, для которого указан.
Final для полей делает невозможным изменение первого значения переменной:
public static void mthod(String args) {
final int Name = 1;
int Name = 2;// выдаст ошибку
Переменные с модификатором final являются константами. Их принято писать только заглавными буквами. CamelStyle и другие способы не работают.
Final для методов указывает запрет на изменение метода в наследуемом классе:
final void myMethod() {
System.out.printIn(“Hello world”);
Final для классов означает, что нельзя создать наследников класса:
final public class Class {
Abstract - модификатор создания абстрактных классов. Любой абстрактный класс и абстрактные методы предназначены для дальнейшего расширения в других классах и блоках. Модификатор transient указывает виртуальной машине не обрабатывать заданную переменную. В этом случае та просто не сохранится. Например, transient int Name = 100 не сохранится, а int b сохранится.
Платформы и версии
Существующие семейства языка программирования Java:
Применение
Программы на языке программирования Java, как правило, более медлительны и занимают больше оперативной памяти. Сравнительный анализ языков Java и «Си» показал, что «Си» немного продуктивней. После многочисленных изменений и оптимизации виртуальной машины Java улучшил свои показатели.
Активно используется для приложений под Android. Программа компилируется в нестандартный байт-код, выполняется на виртуальной машине ART. Для компиляции применяется Android Studio. Это IDE от компании «Гугл» является официальной для разработки под ОС Android.
Microsoft разработала собственную реализацию виртуальной машины Java MSJVM. Она имела такие отличия, которые ломали основополагающую концепцию кроссплатформенности - отсутствовала поддержка некоторых технологий и методов, имелись нестандартные расширения, работающие только на платформе Windows. Microsoft выпустил язык J#, синтаксис и работа в целом которого очень напоминает Java. Он не соответствовал официальной спецификации и в итоге был исключен из стандартного инструментария разработчика Microsoft Visual Studio.
Язык программирования Java и среда
Разработка программного обеспечения осуществляется в таких IDE:
JDK распространяется компанией Oracle как комплект разработчика на языке Java. Включает компилятор, стандартные библиотеки, утилиты, исполнительную систему. Современные интегрированные среды разработки опираются именно JDK.
Удобно писать код на языке программирования Java в среде Netbeans и Eclipse IDE. Это свободные интегрированные среды для разработки, они подходят под все платформы «Джава». Также используются для программирования на Python, PHP, JavaScript, C++.
IntelliJ IDE от компании Jetbrains распространяется в двух вариантах: бесплатном и коммерческом. Поддерживает написание кода на многих языках программирования, существуют сторонние плагины от разработчиков, в которых реализовано еще большее количество ЯП.
JDeveloper - еще одна разработка от компании Oracle. Полностью написана на Java, поэтому работает на всех операционных системах.
Последним релизом является версия 1.6 , в которой было произведено улучшение системы безопасности, улучшение поддержки скриптового языка Mozilla Rhino (англ.), улучшена интеграция с рабочим столом, добавлены некоторые новые возможности в создании графических интерфейсов.
Java и Microsoft
Следующие компании в основном фокусируются на Java (J2EE) технологиях, а не на .NET , хотя имеют дело также и с последними: IBM, Oracle . В частности, СУБД Oracle включает JVM как свою составную часть, обеспечивающую возможность непосредственного программирования СУБД на языке Java, включая, например, хранимые процедуры .
Основные возможности
Пример программы
Программа, выводящая «Hello, World!»:
Public class HelloWorld { public static void main(String args) { System .out .println ("Hello, World!" ) ; } }
Пример использования шаблонов:
Import java.util.*;
public
class
Sample {
public
static
void
main(String
args)
{
// Создание объекта по шаблону.
List
Основные идеи
Примитивные типы
В языке Java только 8 скалярных типов : boolean, byte , char , short, int , long, float , double .
Классы-обёртки примитивных типов
Длины и диапазоны значений примитивных типов определяются стандартом , а не реализацией и приведены в таблице. Тип char сделали двухбайтовым для удобства локализации (один из идеологических принципов Java): когда складывался стандарт, уже существовал Unicode -16, но не Unicode-32. Поскольку в результате не осталось однобайтового типа, добавили новый тип byte. Типы float и double могут иметь специальные значения , и «не число» (
| Тип | Длина (в байтах) | Диапазон или набор значений |
|---|---|---|
| boolean | не определено | true, false |
| byte | 1 | −128..127 |
| char | 2 | 0..2 16 -1, или 0..65535 |
| short | 2 | −2 15 ..2 15 -1, или −32768..32767 |
| int | 4 | −2 31 ..2 31 -1, или −2147483648..2147483647 |
| long | 8 | −2 63 ..2 63 -1, или примерно −9.2·10 18 ..9.2·10 18 |
| float | 4 | -(2-2 -23)·2 127 ..(2-2 -23)·2 127 , или примерно −3.4·10 38 ..3.4·10 38 , а также , , NaN |
| double | 8 | -(2-2 -52)·2 1023 ..(2-2 -52)·2 1023 , или примерно −1.8·10 308 ..1.8·10 308 , а также , , NaN |
Такая жёсткая стандартизация была необходима, чтобы сделать язык платформенно-независимым, что является одним из идеологических требований к Java и одной из причин её успеха. Тем не менее одна небольшая проблема с платформенной независимостью всё же осталась. Некоторые процессоры используют для промежуточного хранения результатов 10-байтовые регистры или другими способами улучшают точность вычислений. Для того, чтобы сделать Java максимально совместимой между разными системами, в ранних версиях любые способы повышения точности вычислений были запрещены. Однако это приводило к снижению быстродействия. Выяснилось, что ухудшение точности ради платформенной независимости мало кому нужно, тем более если за это приходится платить замедлением работы программ. После многочисленных протестов этот запрет отменили, но добавили ключевое слово strictfp , запрещающее повышение точности.
Преобразования при математических операциях
В языке Java действуют следующие правила:
- Если один операнд имеет тип double, другой тоже преобразуется к типу double.
- Иначе, если один операнд имеет тип float, другой тоже преобразуется к типу float.
- Иначе, если один операнд имеет тип long, другой тоже преобразуется к типу long.
- Иначе оба операнда преобразуется к типу int.
Последнее правило отличает Java от старых реализаций и C++ и делает код более безопасным. Так, например, в языке Java после выполнения кода
Short x = 50 , y = 1000 ; int z = x*y;
переменной z присваивается значение 50000, а не −15536, как в большинстве безнадёжно устаревших реализаций C и C++. В программе, скомпилированной MS VC++ , начиная с версии 7, а также многими другими современными компиляторами (gcc , Intel C++, Borland C++, Comeau и т. д.), значение будет также равно 50000.
Объектные переменные, объекты, ссылки и указатели
В языке Java имеются только динамически создаваемые объекты. Причем переменные объектного типа и объекты в Java - совершенно разные сущности. Переменные объектного типа являются ссылками , то есть неявными указателями на динамически создаваемые объекты. Это подчёркивается синтаксисом описания переменных. Так, в Java нельзя писать:
Double a[ 10 ] [ 20 ] ; Foo b(30 ) ;
Double a = new double [ 10 ] [ 20 ] ; Foo b = new Foo(30 ) ;
При присваиваниях, передаче в подпрограммы и сравнениях объектные переменные ведут себя как указатели, то есть присваиваются, копируются и сравниваются адреса объектов. А при доступе с помощью объектной переменной к полям данных или методам объекта не требуется никаких специальных операций разыменовывания - этот доступ осуществляется так, как если бы объектная переменная была самим объектом.
Объектными являются переменные любого типа, кроме простых числовых типов. Явных указателей в Java нет. В отличие от указателей C, C++ и других языков программирования, ссылки в Java в высокой степени безопасны благодаря жёстким ограничениям на их использование, в частности:
- Нельзя преобразовывать объект типа int или любого другого примитивного типа в указатель или ссылку и наоборот.
- Над ссылками запрещено выполнять операции ++, −−, +, − или любые другие арифметические операции.
- Преобразование типов между ссылками жёстко регламентировано. За исключением ссылок на массивы, разрешено преобразовывать ссылки только между наследуемым типом и его наследником, причём преобразование наследуемого типа в наследующий должно быть явно задано и во время выполнения производится проверка его осмысленности. Преобразования ссылок на массивы разрешены лишь тогда, когда разрешены преобразования их базовых типов, а также нет конфликтов размерности.
- В Java нет операций взятия адреса (&) или взятия объекта по адресу (*). Звёздочка в Java означает умножение, и только. Амперсанд (&) означает всего лишь «побитовое и» (двойной амперсанд - «логическое и»).
Благодаря таким специально введенным ограничениям в Java невозможно прямое манипулирование памятью на уровне физических адресов (хотя ссылки, не указывающие ни на что, есть: значение такой ссылки обозначается null).
Дублирование ссылок и клонирование
Из-за того, что объектные переменные являются ссылочными, при присваивании не происходит копирования объекта. Так, если написать
Foo foo, bar; … bar = foo;
то произойдет копирование адреса из переменной foo в переменную bar . То есть foo и bar будут указывать на одну и ту же область памяти, то есть на один и тот же объект; попытка изменить поля объекта, на который ссылается переменная foo , будет менять объект, с которым связана переменная bar , и наоборот. Если же необходимо получить именно ещё одну копию исходного объекта, пользуются или методом (функцией-членом, в терминологии C++) clone() , создающим копию объекта, или же копирующим конструктором .
Метод clone() требует, чтобы класс реализовывал интерфейс Cloneable (об интерфейсах см. ниже). Если класс реализует интерфейс Cloneable , по умолчанию clone() копирует все поля (мелкая копия ). Если требуется не копировать, а клонировать поля (а также их поля и так далее), надо переопределять метод clone() . Определение и использование метода clone() часто является нетривиальной задачей .
Сборка мусора
В языке Java невозможно явное удаление объекта из памяти - вместо этого реализована сборка мусора . Традиционным приёмом, дающим сборщику мусора «намёк» на освобождение памяти, является присваивание переменной пустого значения null . Это, однако, не значит, что объект, заменённый значением null , будет непременно и немедленно удалён. Данный приём всего лишь устраняет ссылку на объект, то есть отвязывает указатель от объекта в памяти. При этом следует учитывать, что объект не будет удален сборщиком мусора, пока на него указывает хотя бы одна ссылка из используемых переменных или объектов. Существуют также методы для инициации принудительной сборки мусора, но не гарантируется, что они будут вызваны исполняющей средой, и их не рекомендуется использовать для обычной работы.
Классы и функции
Java не является процедурным языком: любая функция может существовать только внутри класса. Это подчёркивает терминология языка Java, где нет понятий «функция» или «функция-член» (англ. member function ), а только метод . В методы превратились и стандартные функции. Например, в Java нет функции sin() , а есть метод Math.sin() класса Math (содержащего, кроме sin() , методы cos() , exp() , sqrt() , abs() и многие другие).
Статические методы и поля
Для того чтобы не надо было создавать объект класса Math (и других аналогичных классов) каждый раз, когда надо вызвать sin() (и другие подобные функции), введено понятие статических методов (англ. static method ; иногда в русском языке они называются статичными). Статический метод (отмечаемый ключевым словом static в описании) можно вызвать, не создавая объекта его класса. Поэтому можно писать
Double x = Math .sin (1 ) ;
Math m = new Math () ; double x = m.sin (1 ) ;
Ограничение, накладываемое на статические методы, заключается в том, что в объекте this они могут обращаться только к статическим полям и методам.
Статические поля имеют тот же смысл, что и в C++: каждое существует только в единственном экземпляре.
Финальность
Ключевое слово final (финальный) означает разные вещи при описании переменной, метода или класса. Финальная переменная (именованная константа) инициализируется при описании и дальше не может быть изменена. Финальный метод не может быть переопределён при наследовании. Финальный класс не может иметь наследников вообще.
Абстрактность
В Java методы, не объявленные явно как final или private , являются виртуальными в терминологии C++: при вызове метода, по-разному определённого в базовом и наследующем классах, всегда производится проверка времени выполнения.
Абстрактным методом (описатель abstract) в Java называется метод, для которого заданы параметры и тип возвращаемого значения, но не тело. Абстрактный метод определяется в классах-наследниках. В C++ то же самое называется чисто виртуальной функцией. Для того чтобы в классе можно было описывать абстрактные методы, сам класс тоже должен быть описан как абстрактный. Объекты абстрактного класса создавать нельзя.
Интерфейсы
Высшей степенью абстрактности в Java является интерфейс (interface). Все методы интерфейса абстрактны: описатель abstract даже не требуется. Интерфейс не является классом. Класс может наследовать, или расширять (extends) другой класс или реализовывать (implements) интерфейс. Кроме того, интерфейс может наследовать, или расширять другой интерфейс.
В Java класс не может наследовать более одного класса , зато может реализовывать сколько угодно интерфейсов.
Интерфейсы можно передавать методам как параметры, но нельзя создавать объекты их типов.
Маркерные интерфейсы
В Java есть некоторые интерфейсы, которые не содержат методов для реализации, а специальным образом обрабатываются JVM. Это интерфейсы:
- java.lang.Cloneable
- java.io.Serializable
- java.rmi.Remote
Шаблоны в Java (generics)
Начиная с версии Java 5 в языке появился механизм обобщённого программирования - шаблоны, внешне близкие к шаблонам C++. С помощью специального синтаксиса в описании классов и методов можно указать параметры-типы, которые внутри описания могут использоваться в качестве типов полей, параметров и возвращаемых значений методов.
// Объявление обобщённого класса
class
GenericClass
Допускается обобщённое объявление классов, интерфейсов и методов. Кроме того, синтаксис поддерживает ограниченные объявления типов-параметров: указание в объявлении конструкции вида
В отличие от шаблонов C#, шаблоны Java не поддерживаются средой исполнения - компилятор просто создаёт байт-код, в котором никаких шаблонов уже нет. Реализация шаблонов в Java принципиально отличается от реализации аналогичных механизмов в C++: компилятор не порождает для каждого случая использования шаблона отдельный вариант класса или метода-шаблона, а просто создаёт одну реализацию байт-кода, содержащую необходимые проверки и преобразования типов. Это приводит к ряду ограничений использования шаблонов в программах на Java.
Проверка принадлежности к классу
В Java можно явно проверить, к какому классу принадлежит объект. Выражение foo instanceof Foo истинно, если объект foo принадлежит классу Foo или его наследнику, или реализует интерфейс Foo (или, в общем виде, наследует класс, который реализует интерфейс, который наследует Foo).
Далее, функция getClass() , определённая для всех объектов, выдаёт объект типа Class . Эти объекты можно сравнивать. Так, например, foo.getClass()==bar.getClass() будет истинно, если объекты foo и bar принадлежат в точности к одному классу (но это не означает что это два одинаковых объекта).
Кроме того, объект типа Class любого типа можно получить так: Integer.class , Object.class .
Однако прямое сравнение классов не всегда является оптимальным средством проверки на принадлежность к классу. Зачастую вместо него используют функцию isAssignableFrom() . Эта функция определена у объекта типа Class и принимает объект типа Class в качестве параметра. Таким образом, вызов Foo.class.isAssignableFrom(Bar.class) вернёт true в случае, если Foo является предком класса Bar . Так как все объекты являются потомками типа Object , вызов Object.class.isAssignableFrom() всегда вернёт true . В паре с упомянутыми функциями объекта типа Class используются также функции isInstance() (эквивалентно instanceof), а также cast() (преобразует параметр в объект выбранного класса).
Библиотеки классов
Средства разработки ПО
- JDK - помимо набора библиотек для платформ Java SE и Java EE содержит компилятор командной строки javac и набор утилит, также работающих в режиме командной строки.
- NetBeans IDE - бесплатная интегрированная среда разработки для всех платформ Java - Java ME , Java SE и Java EE . Пропагандируется Sun Microsystems , разработчиком Java, как базовое средство для разработки ПО на языке Java и других языках ( , C++ , Fortran и др.).
- Java SE и Java EE . Ведутся работы по поддержке в Eclipse платформы Java ME . Пропагандируется C, C++ , Fortran и др.)
- IntelliJ IDEA - коммерческая среда разработки для платформ Java SE , Java EE и Java ME .
Примечания
- java (англ.) . Merriam-Webster Online Dictionary . Merriam-Webster. - Английская норма произношения слова «Java». Проверено 5 июня 2009.
- Robert Tolksdorf. Programming languages for the Java Virtual Machine JVM (англ.) . is-research GmbH. - Онлайн-каталог альтернативных языков и языковых расширений для JVM. Проверено 5 июня 2009.
- Microsoft Java Virtual Machine Support (англ.) . Microsoft (2003-09-12). - Официальное заявление Microsoft о программе поддержки MSJVM. Проверено 5 июня 2009.
- Todd Hoff Amazon Architecture (англ.) (2007-09-18). - Обсуждение архитектуры Amazon с использованием Java-технологий. Проверено 6 июня 2009.
- Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) (англ.) . Amazon Web Services LLC. - Описание технологии и возможностей Amazon EC2 как веб-сервиса. Проверено 6 июня 2009.
- Todd Hoff eBay Architecture (англ.) (2008-05-27). - Обсуждение архитектуры eBay на платформе Java. Проверено 6 июня 2009.
- Randy Shoup, Dan Pritchett The eBay Architecture (англ.) (PDF). SD Forum 2006 (2006-11-29). - Презентация по истории развития архитектуры eBay. Проверено 6 июня 2009.
- Allen Stern Exclusive Interview With Yandex CTO Ilya Segalovich (англ.) . CenterNetworks (2008-01-14). - Интервью с техническим директором Яндекса Ильёй Сегаловичем. Проверено 6 июня 2009.
- Анатолий Орлов Архитектура Яндекс.Поиска (рус.) (PowerPoint). Материалы встречи JUG в Екатеринбурге (2008-05-24). Проверено 6 июня 2009.
- Brian Guan The LinkedIn Blog. Blog Archive. Grails at LinkedIn. (англ.) . LinkedIn.com (2008-06-11). - История создания системы LinkedIn на основе Java-технологии Grails. Проверено 5 июня 2009.
- OracleJVM and Java Stored Procedures (англ.) . Oracle Inc.. - Раздел портала Oracle, посвящённый технологиям Java в составе сервера СУБД Oracle. Проверено 5 июня 2009.
- Ссылка на документацию к методу Object.clone() (англ.)
Литература
- Монахов Вадим Язык программирования Java и среда NetBeans, 2-е издание . - СПб .: «БХВ-Петербург» , 2009. - С. 720. - ISBN 978-5-9775-0424-9
- Джошуа Блох. Java. Эффективное программирование = Effective Java. - М .: «Лори», 2002. - С. 224. - ISBN 5-85582-169-2
- Java 2. Библиотека профессионала, том 1. Основы = Core Java™ 2, Volume I--Fundamentals. - 7-е изд. - М .: «Вильямс» , 2007. - С. 896. - ISBN 0-13-148202-5
- Кей С. Хорстманн, Гари Корнелл. Java 2. Библиотека профессионала, том 2. Тонкости программирования = Core Java™ 2, Volume II--Advanced Features. - 7-е изд. - М .: «Вильямс» , 2007. - С. 1168. - ISBN 0-13-111826-9
- Брюс Эккель. Философия Java = Thinking in Java. - 3-е изд.. - СПб .: «Питер» , 2003. - С. 976. - ISBN 5-88782-105-1
- Герберт Шилдт, Джеймс Холмс. Искусство программирования на Java = The Art of Java. - М .: «Диалектика» , 2005. - С. 336. - ISBN 0-07-222971-3
- Любош Бруга. Java по-быстрому: Практический экспресс-курс = Luboš Brůha. Java Hotová řešení.. - М .: Наука и техника , 2006. - С. 369. - ISBN 5-94387-282-5
Прежде, чем перейти к обучению, начнём с введения в java-программирование, разберёмся, что это за такой язык программирования. Немного истории. Язык Java разработан компанией Sun Microsystems, создателем которого был Джеймс Гослинг, и выпущен в 1995 году в качестве основных компонентов компании Sun Microsystems - Java платформ (Java 1.0 ).
По состоянию на 2017 год последней версией Java Standard Edition является 8 (J2SE). С развитием Java, и её широкой популярностью, несколько конфигураций были построены для различных типов платформ. Например: J2EE - приложения для предприятий, J2ME - для мобильных приложений.
Sun Microsystems переименовала прежнюю версию J2 и ввела новые: Java SE, Java EE и Java ME. Введение в программирование Java различных версий подтверждало знаменитый слоган компании «».
История создания языка Java
История создания языка Java начинается в июне 1991 года, когда Джеймс Гослинг создал проект для использования в одном из своих многочисленных сет-топ проектов. Язык, который рос вне офиса Гослинга, как дуб, Oak - первоначальное название Java до 1995 года, после в дальнейшем история Java продолжалась под именем Green , а позже был переименован как Java.
Но официальной датой создания языка Java считается 23 мая 1995 года, после выпуска компанией Sun первой реализации Java 1.0. Она гарантировала «Напиши один раз, запускай везде », обеспечивая недорогой стоимостью на популярных платформах.
13 ноября 2006 года, Sun выпустила большую часть как свободное и открытое программное обеспечение в соответствии с условиями GNU General Public License (GPL).
После 8 мая 2007 года судьба Java сложилась иначе. Компания завершила процесс, делая все чтобы исходный код был бесплатным и открытым, кроме небольшой части кода, на который компания не имела авторских прав.
Преимущества Java как языка программирования
Объектно-ориентированный : в Java все является объектом. Дополнение может быть легко расширено, так как он основан на объектной модели.
Платформонезависимый : в отличие от многих других языков, включая C и C++, Java, когда был создан, он не компилировался в платформе конкретной машины, а в независимом от платформы байт-коде. Этот байт код распространяется через интернет и интерпретируется в Java Virtual Machine (JVM), на которой он в настоящее время работает.
Простой : процессы изучения и введение в язык программирования Java остаются простыми. Если Вы понимаете основные концепции объектно-ориентированного программирования, то он будет прост для Вас в освоении.
Безопасным : методы проверки подлинности основаны на шифровании с открытым ключом.
Архитектурно-нейтральным : компилятор генерирует архитектурно-нейтральные объекты формата файла, что делает скомпилированный код исполняемым на многих процессорах, с наличием системе Java Runtime.
Портативный : архитектурно-нейтральный и не имеющий зависимости от реализации аспектов спецификаций - все это делает Java портативным. Компилятор в Java написан на ANSI C с чистой переносимостью, который является подмножеством POSIX.
Прочный : прилагает усилия, чтобы устранить ошибки в различных ситуациях, делая упор в основном на время компиляции, проверку ошибок и проверку во время выполнения.
Многопоточный : функции многопоточности, можно писать программы, которые могут выполнять множество задач одновременно. Введение в язык Java этой конструктивной особенности позволяет разработчикам создавать отлаженные интерактивные приложения.
Интерпретированный : Java байт-код переводится на лету в машинные инструкции и нигде не сохраняется. Делая процесс более быстрым и аналитическим, поскольку связывание происходит как дополнительное с небольшим весом процесса.
Высокопроизводительный : введение Just-In-Time компилятора, позволило получить высокую производительность.
Распространенный : предназначен для распределенной среды интернета.
Динамический : программирование на Java считается более динамичным, чем на C или C++, так как он предназначен для адаптации к меняющимся условиям. Программы могут выполнять обширное количество во время обработки информации, которая может быть использована для проверки и разрешения доступа к объектам на время выполнения.
После небольшого введения, обзора преимуществ и истории Java, приступим к нашему обучению.
Инструменты, которые понадобятся
Для выполнения примеров, рассмотренных в этом учебнике , Вам нужен компьютер Pentium 200 МГц с минимальной оперативной памятью 64 Мб (рекомендуется оперативная память 128 Мб).
Вам также понадобится следующее программное обеспечение:
- Linux 7.1, Windows 95/98/2000/7/8 и выше или другая операционная система.
- JDK 5 и выше.
- Notepad или любой другой текстовый редактор.
Самоучитель обеспечит необходимыми навыками для создания GUI, сетевых и веб-приложений.
Ознакомившись с особенностями истории появления и преимуществами Java, Вы закончили урок введения в язык программирования. Следующий урок будет Вас вести к изучению языка и документации. Проинструктирует Вас о том, как установить и подготовить среду для разработки приложений.
Революция по имени Java
Вообще опасно объявлять каждую новую технологию программирования революционной. Если вы поторопитесь подать свой голос за признание технологии, подобной той, которая реализована в языке Java, революционной - вас могут закидать тухлыми яйцами или занести в разряд пустозвонов, падких на модные новинки. Что же в таком случае делает тот или иной продукт революционным? Он не может быть только лишь компактней, быстрее и дешевле. Такой продукт должен изменить весь стиль работы, радикально упростив решение сложных проблем.
Создание языка Java - это действительно один из самых значительных шагов вперед в области разработки сред программирования за последние 20 лет. Язык HTML (Hypertext Markup Language - язык разметки гипертекста) был необходим для статического размещения страниц во “Всемирной паутине” WWW (World Wide Web). Язык Java потребовался для качественного скачка в создании интерактивных продуктов для сети Internet.
Три ключевых элемента объединились в технологии языка Java и сделали ее в корне отличной от всего, существующего на сегодняшний день.
Java предоставляет для широкого использования свои апплеты (applets) - небольшие, надежные, динамичные, не зависящие от платформы активные сетевые приложения, встраиваемые в страницы Web. Апплеты Java могут настраиваться и распространяться потребителям с такой же легкостью, как любые документы HTM L.
Java высвобождает мощь объектно-ориентированной разработки приложений, сочетая простой и знакомый синтаксис с надежной и удобной в работе средой разработки. Это позволяет широкому кругу программистов быстро создавать новые программы и новые апплеты.
Java предоставляет программисту богатый набор классов объектов для ясного абстрагирования многих системных функций, используемых при работе с окнами, сетью и для ввода-вывода. Ключевая черта этих классов заключается в том, что они обеспечивают создание независимых от используемой платформы абстракций для широкого спектра системных интерфейсов.
Давайте поближе познакомимся со всеми этими тремя аспектами, но сначала – история создания.
История создания
Язык Java зародился как часть проекта создания передового программного обеспечения (ПО) для различных бытовых приборов. Реализация проекта была начата на языке С++, но вскоре возник ряд проблем, наилучшим средством борьбы с которыми было изменение самого инструмента - языка программирования. Стало очевидным, что необходим платформо-независимый язык программирования, позволяющий создавать программы, которые не приходилось бы компилировать отдельно для каждой архитектуры и можно было бы использовать на различных процессорах под различными операционными системами .
Рождению языка Java предшествовала довольно интересная история. В 1990 году разработчик ПО компании Sun Microsystems Патрик Нотон (Patrick Naughton ) понял, что ему надоело поддерживать сотни различных интерфейсов программ, используемых в компании, и сообщил исполнительному директору Sun Microsystems и своему другу Скотту МакНили (Scott McNealy ) о своем намерении перейти работать в компанию NeXT. МакНили, в свою очередь, попросил Нотона составить список причин своего недовольства и выдвинуть такое решение проблем, как если бы он был Богом и мог исполнить все, что угодно.
Нотон, хотя и не рассчитывал на то, что кто-то обратит внимание на его письмо, все же изложил свои претензии, беспощадно раскритиковав недостатки Sun Microsystems, в частности, разрабатываемую в тот момент архитектуру ПО NeWS. К удивлению Нотона, его письмо возымело успех: оно было разослано всем ведущим инженерам Sun Microsystems, которые не замедлили откликнуться и высказать горячую поддержку своему коллеге и одобрение его взглядов на ситуацию в Sun Microsystems. Обращение вызвало одобрение и у высшего руководства компании, а именно, у Билла Джоя (Bill Joy ), основателя Sun Microsystems, и Джеймса Гослинга (James Gosling ), начальника Нотона.
В тот день, когда Нотон должен был уйти из компании, было принято решение о создании команды ведущих разработчиков с тем, чтобы они делали что угодно, но создали нечто необыкновенное. Команда из шести человек приступила к разработке нового объектно-ориентированного языка программирования, который был назван Oak (дуб), в честь дерева, росшего под окном Гослинга.
Вскоре компания Sun Microsystems преобразовала команду Green в компанию First Person. Новая компания обладала интереснейшей концепцией, но не могла найти ей подходящего применения. После ряда неудач неожиданно ситуация для компании резко изменилась: был анонсирован броузер Mosaic - так родился World Wide Web, с которого началось бурное развитие Internet. Нотон предложил использовать Oak в создании Internet-приложений. Так Oak стал самостоятельным продуктом, вскоре был написан Oak-компилятор и Oak-браузер "WebRunner" . В 1995 году компания Sun Microsystems приняла решение объявить о новом продукте, переименовав его в Java (единственное разумное объяснение названию - любовь программистов к кофе). Когда Java оказалась в руках Internet, стало необходимым запускать Java-аплеты - небольшие программы, загружаемые через Internet. WebRunner был переименован в HotJava и компания Netscape встала на поддержку Java-продуктов.
Апплеты Java
Каждый апплет - это небольшая программа, динамически загружаемая по сети - точно так же, как картинка, звуковой файл или элемент мультипликации. Главная особенность апплетов заключается в том, что они являются настоящими программами, а не очередным форматом файлов для хранения мультфильмов или какой-либо другой информации. Апплет не просто проигрывает один и тот же сценарий, а реагирует на действия пользователя и может динамически менять свое поведение.
Именно броские Web-страницы с анимацией привлекли большинство ранних приверженцев языка Java. Поскольку пользователи не сразу смогли полностью освоить наиболее революционные аспекты Java, этот язык часто сравнивался с другими технологиями для загрузки динамических изображений и простого взаимодействия с Web-клиентами. Компании, традиционно занимающиеся разработкой мультимедиа-технологий, например, Adobe или MacroMedia, утверждали, что их продукты предоставляют те же возможности, что и Java. По мнению Kaleida, Taligent и NeXT, их собственные объектно-ориентированные среды разработки были не менее революционны. Microsoft заявлял о победе технологии десятилетней давности. На самом деле ничто не может сравниться с тем, что вы откроете для себя, ощутив мощь программирования на языке Java.
Возможность задания любых уровней взаимодействия с пользователем существует лишь в том случае, когда используемая для разработки платформа предоставляет полнофункциональную среду программирования.
Революционный язык программирования
Язык должен был воплощать следующие качества: простоту и мощь, безопасность, объектную ориентированность, надежность, интерактивность, архитектурную независимость, возможность интерпретации, высокую производительность и легкость в изучении. Даже если вы никогда не напишете ни одной строки на языке Java, знать о его возможностях весьма полезно, поскольку именно перечисленные выше свойства языка придают динамику страницам Всемирной паутины.
Простота и мощь
После освоения основных понятий объектно-ориентированного программирования вы быстро научитесь программировать на Java. В наши дни существует много систем программирования, гордящихся тем, что в них одной и той же цели можно достичь десятком различных способов. В языке Java изобилие решений отсутствует - для решения задачи у вас будет совсем немного вариантов. Стремление к простоте зачастую приводило к созданию неэффективных и невыразительных языков типа командных интерпретаторов. Java к числу таких языков не относится – для Вас вся мощность ООП и библиотек классов.
Безопасность
В популярной литературе наших дней, особенно если речь заходит об Internet, стало модной темой обсуждение вопросов безопасности. Люди уверены, что использование Internet в коммерческой деятельности равносильно написанию номера своей кредитной карточки на стенке телефонной будки. Один из ключевых принципов разработки языка Java заключался в обеспечении защиты от несанкционированного доступа. Программы на Java не могут вызывать глобальные функции и получать доступ к произвольным системным ресурсам, что обеспечивает в Java уровень безопасности, недоступный для других языков.
Объектная ориентированность
Забавно наблюдать, как многочисленные новые диалекты старых языков безапелляционно объявляются объектно-ориентированными. Поскольку при разработке языка отсутствовала тяжелая наследственность, для реализации объектов был избран удобный прагматичный подход. Разработчики Java старались выдержать разумный компромисс между моделью пуристов - “все является объектами”, и моделью хакеров - “уйди с моей дороги”. Объектная модель в Java проста и легко расширяется, в то же время, ради повышения производительности, числа и другие простые типы данных Java не являются объектами.
Надежность
Java ограничивает вас в нескольких ключевых областях и таким образом способствует обнаружению ошибок на ранних стадиях разработки программы. В то же время в ней отсутствуют многие источники ошибок, свойственных другим языкам программирования (строгая типизация, например). Большинство используемых сегодня программ “отказывают” в одной из двух ситуаций: при выделении памяти, либо при возникновении исключительных ситуаций. В традиционных средах программирования распределение памяти является довольно нудным занятием - программисту приходится самому следить за всей используемой в программе памятью, не забывая освобождать ее по мере того, как потребность в ней отпадает. Зачастую программисты забывают освобождать захваченную ими память или, что еще хуже, освобождают ту память, которая все еще используется какой-либо частью программы. Исключительные ситуации в традиционных средах программирования часто возникают в таких, например, случаях, как деление на нуль или попытка открыть несуществующий файл, и их приходится обрабатывать с помощью неуклюжих и нечитабельных конструкций (кроме Delphi). Java фактически снимает обе эти проблемы, используя сборщик мусора для освобождения незанятой памяти и встроенные объектно-ориентированные средства для обработки исключительных ситуаций.
Интерактивность
Java создавалась как средство, которое должно удовлетворить насущную потребность в создании интерактивных сетевых программ. В Java реализовано несколько интересных решений, позволяющих писать код, который выполняет одновременно массу различных функций и не забывает при этом следить за тем, что и когда должно произойти. В языке Java для решения проблемы синхронизации процессов применен наиболее элегантный из всех когда-либо изобретенных методов, который позволяет конструировать прекрасные интерактивные системы. Простые в обращении изящные подпроцессы Java дают возможность реализации в программе конкретного поведения, не отвлекаясь при этом на встраивание глобальной циклической обработки событий.
Независимость от архитектуры ЭВМ
Вопрос о долговечности и переносимости кода важнее религиозных войн между ПК и Макинтошами. Создатели Java наложили на язык и на среду времени выполнения несколько жестких требований, которые на деле, а не на словах позволяют, однажды написав, всегда запускать программу в любом месте и в любое время (где существует виртуальная Java-машина – броузеры на всех платформах, OS/2, Netware).
Интерпретация плюс высокая производительность
Необычайная способность Java исполнять свой код на любой из поддерживаемых платформ достигается тем, что ее программы транслируются в некое промежуточное представление, называемое байт-кодом (bytecode). Байт-код, в свою очередь, может интерпретироваться в любой системе, в которой есть среда времени выполнения Java. Большинство ранних систем, в которых пытались обеспечить независимость от платформы, обладало огромным недостатком - потерей производительности (Basic, Perl). Несмотря на то, что в Java используется интерпретатор, байт-код легко переводится непосредственно в “родные” машинные коды (Just In Time compilers) “на лету”. При этом достигается очень высокая производительность (Symantec JIT встроен в Netscape Navigator).
Простота изучения
Язык Java, хотя и более сложный чем языки командных интерпретаторов, все же неизмеримо проще для изучения, чем другие другие языки программирования, например C++. Черты языка станут казаться вам естественным путем для решения тех или иных задач и будут способствовать отработке хорошего стиля программирования. Поскольку объектная модель в Java одновременно проста и выразительна, вы скоро освоитесь с объектно-ориентированным стилем создания программ.
Богатая объектная среда
Среда Java - это нечто гораздо большее, чем просто язык программирования. В нее встроен набор ключевых классов, содержащих основные абстракции реального мира, с которым придется иметь дело вашим программам. Основой популярности Java являются встроенные классы-абстракции, сделавшие его языком, действительно независимым от платформы. Библиотеки, подобные MFC/COM, OWL, VCL, NeXTStep, Motif и OpenDoc прекрасно работают на своих платформах, однако сегодня главной платформой становится Internet.
В реализации Java 1.1.6 находится 23 пакета (в Java 1.0.2 их было 8), а количество классов – 503 (211). Сейчас проходит завершающую стадию бета-тестирования JDK 1.2.
Таблица 1
Пакеты Java API
|
Имя пакета |
Содержимое |
|
java.applet |
Классы для реализации апплетов |
|
java.awt |
Классы для работы с графикой, текстом, окнами и GUI |
|
java.awt.datatransfer |
Классы для обеспечения передачи информации (Copy/Paste) |
|
java.awt.event |
Классы и интерфейсы для обработки событий |
|
java.awt.image |
Классы для обработки изображений |
|
java.awt.peer |
GUI для обеспечения независимости от платформы |
|
java.beans |
API для модели компонентов JavaBeans |
|
java.io |
Классы для различных типов ввода-вывода |
|
java.lang |
Классы ядра языка (типы, работа со строками, тригонометрические функции, обработка исключений, легковесные процессы) |
|
java.lang.reflect |
Классы R eflection API |
|
java.math |
Классы для арифметических операций произвольной точности |
|
java.net |
Классы для работы в сети Интернет (сокеты, протоколы, URL) |
|
java.rmi |
Классы, связанные с RMI (удаленный вызов процедур) |
|
java.rmi.dgc |
Классы, связанные с RMI |
|
java.rmi.registry |
Классы, связанные с RMI |
|
java.rmi.server |
Классы, связанные с RMI |
|
java.security |
|
|
java.security.acl |
Классы для обеспечения безопасности |
|
java.security.interfaces |
Классы для обеспечения безопасности |
|
java.sql |
|
|
java.text |
|
|
java.text.resources |
Классы для обеспечения многоязыковой поддержки |
|
Java.util |
Разноообразные полезные типы данных (стеки, сдовари, хэш-таблицы, даты, генератор случайных чисел ) |
|
java.util.zip |
Классы для обеспечения архивации |
- Базовые инструменты для написания и запуска программ на Java.
- Библиотеки и классы - ядро языка. Они обеспечивают основные функциональные возможности программирования на Java: обработку исключений, многопоточность, коллекции, логирование, рефлексию, безопасность, работу с сетью, работу с XML, сериализацию, регулярные выражения.
- Инструменты для развертывания и автоматического запуска приложений.
- Инструменты для создания фронтенда (GUI, интерфейса пользователя). Это классы библиотек JavaFX, Swing и Java2D.
- Библиотеки, для работы с базами данных, удаленно по сети, такие как JDBC, JNDI, RMI и Java RMI-IIOP.
Невысокий порог вхождения.
Изучать Java проще, чем большинство языков с Си-подобным синтаксисом.
Объектно-ориентированность.
Программы в Java строятся на основании объектов и их взаимодействии, что позволяет задействовать все преимущества ООП.
Переносимость.
Благодаря использованию интерпретатора - виртуальной машины Java, - программы переносятся на различные платформы и устройства.
Платформенная независимость
Программа, написанная на Java для одной платформы, компилируется в промежуточный байт-код, который может запускаться на других платформах благодаря интерпретации с помощью JVM под каждую платформу.
Развитая многопоточность.
Средства Java позволяют управлять выполнением нескольких потоков, что позволяет создавать многопоточные приложения.
Безопасность.
Благодаря встроенной в JVM верификации байт-кода, отсутствии в Java ручного управления памятью, слежением за переполнением стека, а также наличию различных API, которые позволяют контролировать безопасность, на этом языке можно создавать действительно безопасные приложения.
Отказоустойчивость.
Механизм исключений как при компиляции, так и во время непосредственного выполнения повышает отказоустойчивость программ и снижает количество ошибок.
Интерпретируемость.
Java-интерпретатор может выполнять байт-коды Java на любой машине, на которой имеется JVM и JRE.
Распределенность.
У Java есть инструменты для создания распределенных приложений.
Производительность.
Использование JIT (Just-in-time)-компилятора обеспечивает высокую скорость работу приложений, сопоставимую по скорости с языками С и С++.
